掺杂方式对Mg:Ba_(0.3)Sr_(0.7)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷微结构及性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷粉末,以传统陶瓷制备工艺制备Mg元素掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷.研究MgO掺杂量为1.6%(质量分数)时,MgO固相掺杂和Mg2+湿化学法掺杂两种不同的掺杂方式对Mg掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷显微结构及电学性能的影响.研究结果表明,当Mg掺杂量相同时,掺杂方式对Mg掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷的显微结构和电学特性有显著的影响,相比纯的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷,两种掺杂方式中,Mg2+湿化学法掺杂相对于MgO固相掺杂,在BSZT陶瓷中的分布更均匀,替位程度更高,所以其对介电常数的影响也相对更大.而MgO固相掺杂相对于Mg2+湿化学法掺杂明显地促进了陶瓷晶粒的生长,提高了陶瓷的致密性,同时其击穿电场和电阻率也有较大提高.1 350℃下烧结的固相MgO掺杂的Ba0.3Sr0.7Zr0.18Ti0.82O3陶瓷性能较优,介电常数约为590,介电损耗低于0.000 5,电阻率为7.78×1013Ω.mm,击穿场强为6.56kV/mm.

Mn离子掺杂对Ba_(0.2)Sr_(0.8)Zr_(0.18)Ti_(0.82)O_3陶瓷烧结和电学性能的影响

采用溶胶凝胶法制备x Mn-Ba0.2Sr0.8Zr0.18Ti0.82O3(BSZT)(x=0mol%、1mol%、2mol%、3mol%)的陶瓷粉末,以传统工艺制备Mn离子掺杂的BSZT陶瓷。研究Mn离子掺杂浓度对BSZT陶瓷烧结特性、物相结构、介电性能、击穿场强以及储能密度的影响。结果表明,Mn离子掺杂降低了BSZT陶瓷的烧结温度,同时降低其介电常数以及介电损耗,提高了击穿场强和储能密度。在1400℃下烧结的2mol%Mn离子掺杂BSZT陶瓷较未掺杂BSZT陶瓷的烧结温度降低了100℃,相对密度为96.3%;1 k Hz处介电常数约为497、介电损耗为0.36%;最大击穿场强为12.595 k V/mm;最大储能密度为0.374 J/cm3。

BCZT陶瓷的Nd^(3+)掺杂机制与介电性能研究

采用固相合成法制备了(Ba_(0.92-x)Ca_(0.08)Nd_x)(Ti_(0.82)Zr_(0.18))O_3(0≤x≤0.02)陶瓷样品,借助XRD、LCR等手段对该陶瓷的结构和介电性能进行了研究。结果表明:当x=0.015时,陶瓷样品出现第二相。通过GULP软件模拟计算并结合实验数据分析可知:随着Nd^(3+)浓度增加,Ti^(4+)空位补偿机制优先发生,可能伴有少量自我补偿。增大Nd^(3+)掺杂量,介电常数与介电损耗均呈现下降趋势,介电峰值扩展并向低温移动。随着Nd^(3+)掺杂量增加,陶瓷样品呈现弛豫型铁电体特征,这与偏离平衡位置Nd^(3+)和缺陷偶极子[4Nd_(Ba)~·+V_(Ti)~″″]产生的无规场有关。